JP2018072651A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材の厚みを測定し、測定した厚みに基づき作動条件を変更する画像形成装置において、記録材の厚みを正確に測定し、ひいては測定した厚みに基づき良好な画像を形成する。【解決手段】搬送される記録材Ｍを挟圧するニップＮ１を形成する１対の搬送部材Ｒ１，Ｒ２のうちの少なくとも一方にニップにおいて記録材から受ける圧力を検知する圧力センサーＳＡを有し、圧力センサーの検知結果に基づき記録材の厚みを算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を用紙に転写し、転写されたトナー像を加熱定着することで、用紙上に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。
封筒などの用紙において、用紙が重なっている部分に画像があると、転写不良や定着不良などが発生するため、用紙の厚み分布を測定して、作像条件を変更することが提案されている。
一般に用紙の厚みを測定する方法としては、ローラ対のニップに用紙が通過するときのローラの変位量を測定する方法が提案されている。しかし、この方法では、封筒などの部分的に厚みの異なる用紙の厚みの分布を測定するためには、複数のローラ対を設けるなど装置が非常に複雑になる。そこで、光学手段を幅方向にスキャンさせて、用紙の幅や厚みを測定する方法が提案されている。
特許文献１に記載の発明は、反射光学式の媒体厚検出センサーを用いて、記録材の搬送方向と交差する軸方向の厚み分布に応じてトナー量の補正を行うことにより、転写ムラ、色調ずれを抑制する。
特許文献２に記載の発明は、記録材の搬送方向と交差する軸方向に走査する透過式の走査光学手段により、用紙幅と厚みを検出する。

特開２００８−３０９８７４号公報 特開２０１１−８０８３１号公報

しかし、特許文献１，２に記載されるような光学的な方法では厚みは測定できても厚みの変化が用紙の表か裏かが測定することができず、さらに、用紙の光の透過率の影響を受けるため、透明なフィルムであったり、張り合わせに用いる糊などにより用紙の素材と光学特性の異なる素材とが複合したものであったりすると正確な厚みがわからないという問題がある。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、記録材の厚みを測定し、測定した厚みに基づき作動条件を変更する画像形成装置において、記録材の厚みを正確に測定し、ひいては測定した厚みに基づき良好な画像を形成することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、記録材の厚みを測定し、測定した厚みに基づき作動条件のうち少なくとも１つを変更する画像形成装置において、
搬送される記録材を挟圧するニップを形成する１対の搬送部材のうちの少なくとも一方に前記ニップにおいて記録材から受ける圧力を検知する圧力センサーを有し、
前記圧力センサーの検知結果に基づき記録材の厚みを算出することを特徴とする画像形成装置である。

請求項２記載の発明は、前記圧力センサーを複数有し、複数の当該圧力センサーの検知結果に基づき記録材の厚み分布を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項３記載の発明は、前記圧力センサーを、前記ニップにおける記録材の搬送方向に直交する方向に複数有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置である。

請求項４記載の発明は、前記圧力センサーを、前記ニップにおける記録材の搬送方向に複数有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置である。

請求項５記載の発明は、前記圧力センサーを、前記ニップにおける記録材の搬送方向及びこれに直交する方向に複数有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置である。

請求項６記載の発明は、前記圧力センサーの前記直交する方向についての検知範囲が記録材の搬送方向に直交する方向の最大幅より大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項７記載の発明は、前記１対の搬送部材のうち少なくとも一方は、前記圧力センサーが配置されたローラであることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項８記載の発明は、前記ローラの全周にわたって前記圧力センサーが配置されたことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置である。

請求項９記載の発明は、前記１対の搬送部材のうち少なくとも一方は、前記圧力センサーが配置された押圧パッドであることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項１０記載の発明は、前記１対の搬送部材のうち少なくとも一方は、弾性層を有し、記録材と前記圧力センサーとの間に前記弾性層が介在することを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項１１記載の発明は、前記１対の搬送部材のうち少なくとも一方は、弾性層を有し、記録材と前記弾性層との間に前記圧力センサーが介在することを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項１２記載の発明は、前記圧力センサーが設けられる前記ニップは、記録材に画像を転写する転写ニップより上流に設けられることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項１３記載の発明は、測定した厚みに基づき変更する前記作動条件は、記録材の搬送経路中のニップ圧であることを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項１４記載の発明は、測定した厚みに基づき変更する前記作動条件は、露光、帯電、現像、転写、定着の少なくとも一つに関する条件であることを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項１５記載の発明は、前記記録材の厚み分布に基づき所定厚み以上の部分に画像が位置しないように画像位置をずらすことを特徴とする請求項２から請求項５のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

請求項１６記載の発明は、前記記録材の厚み分布に基づき、所定厚み以上の部分に画像を形成する場合は、警告を表示することを特徴とする請求項２から請求項５のうちいずれか一に記載の画像形成装置である。

本発明によれば、記録材の厚みを測定し、測定した厚みに基づき作動条件を変更する画像形成装置において、搬送される記録材を挟圧するニップを形成する１対の搬送部材のうちの少なくとも一方に前記ニップにおいて記録材から受ける圧力を検知する圧力センサーを有するので、記録材の厚みを正確に測定し、ひいては測定した厚みに基づき良好な画像を形成することすることができる。
特に、記録材の厚み分布を圧力分布から測定することにより、封筒などの用紙を貼り合わせた記録材でも、断面形状も含めた正確な厚み測定を行うことができ、その結果に基づき用紙搬送条件や作像条件を適切に変更することにより、転写不良や定着不良などが発生せず、良好な画像を形成することすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の機構を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の圧力センサーが配置されるニップを構成する部分の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の圧力センサーが配置されるニップを構成する部分の他の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の圧力センサーが配置されるニップを構成する部分の他の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の圧力センサーが配置されるニップを構成する部分の構成例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の圧力センサーが配置されるニップを構成する部分の他の構成例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の圧力センサーが配置されるニップを構成する部分の他の構成例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、圧力センサーアレイによって検知される記録材１枚分の搬送方向と軸方向に関する２次元圧力分布の一例を示す。 図５に示す構成例にて測定した記録材１枚分の測定結果のうち、軸方向の１行分の圧力分布を示す。 図６に示す構成例にて測定した記録材１枚分の測定結果のうち、軸方向の１行分の圧力分布を示す。 図７の構成例にて測定した記録材１枚分の測定結果のうち、軸方向の１行分の圧力分布を示し、(a)は上面の圧力分布を、(b)は下面の圧力分布を示す。 図６に示す構成例にて測定した記録材１枚分の測定結果のうち、搬送方向の１列分の圧力分布を示す。 圧力センサーにより得られた圧力と記録材の厚みの関係の一例を示す。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

本実施形態の画像形成装置１は、電子写真式の画像形成装置であり、Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの各色に対応した４つの書込みユニットは、図１に示す中間転写ベルト３のベルト面に沿って直列（タンデム）に配置され、Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの各色の画像を形成する。各書込みユニットは形成する画像の色が異なるだけで構成は同じであり、代表して一つだけ図示し、図１に示すように、光走査装置２ａ、感光体２ｂ、現像部２ｃ、帯電部２ｄ、クリーニング部２ｅ及び１次転写ローラー２ｆを備えて構成されている。
画像形成装置１には、中間転写ベルト３から記録材Ｍへの転写が行われる転写ニップＮ２が構成され、その下流には、定着装置４による定着ニップＮ３が構成される。記録材Ｍの搬送経路中に構成されるニップのうち、転写ニップＮ２より上流のニップをＮ１とし、定着ニップＮ３より下流のニップをＮ４とする。
各ニップは、搬送される記録材Ｍを挟圧する１対の搬送部材により形成される。

ニップＮ１，Ｎ１・・・のうちいずれか一つのニップＮ１に、圧力センサーが配置される。
図２〜４は、ニップＮ１の構成例を示す。
図２及び図３に示す構成例にあっては、ニップＮ１はローラ対Ｒ１，Ｒ２によって構成される。
図４に示す構成例にあっては、ニップＮ１は押圧パッドＰＤとローラＲとによって構成される。
ニップＮ１において記録材Ｍから受ける圧力を検知する圧力センサーとしては、２次元的に複数の圧力センサーが配列し、ローラの周面などにも対応するためのフレキシブル性を有した圧力センサーアレイＳＡ（ＳＡ１，ＳＡ２）が適用される。
図２に示す構成例にあっては、ローラＲ１の全周わたって圧力センサーアレイＳＡが配置されている。
図３に示す構成例にあっては、ローラＲ１の全周わたって圧力センサーアレイＳＡ１が配置され、ローラＲ２の全周わたって圧力センサーアレイＳＡ２が配置されている。
図４に示す構成例にあっては、押圧パッドＰＤに圧力センサーアレイＳＡが配置されている。図示しないが、図４においてローラＲに圧力センサーアレイを配置した構成を実施してもよい。
圧力センサーアレイＳＡ（ＳＡ１，ＳＡ２）のセンサー配列方向は、記録材Ｍの搬送方向Ｄ１及びこれに直交する軸方向Ｄ２の２次元である。但し、押圧パッドＰＤに関しては、ニップＮ１に対して面が移動しないので、軸方向Ｄ２のみで足りる。方向Ｄ２は、ニップの押圧面にも直交する方向である。
以上のように、圧力センサーを複数有し、複数の当該圧力センサーの検知結果である圧力分布が制御部１０に入力され、制御部１０はこれに基づき記録材Ｍの厚み分布を算出する。本実施形態では、記録材Ｍの搬送方向及びこれに直交する幅方向についての２次元的な厚み分布を算出する。

以上のように圧力センサーをローラに配置する場合、圧力センサーをローラ全周にわたって配置することにより、搬送方向Ｄ１に対して連続的に圧力を測定することができるため、記録材Ｍの幅方向だけではなく、搬送方向Ｄ１の圧力分布についても測定することができる。
また図２，３に示すように圧力センサーの軸方向Ｄ２についての検知範囲ＳＤ２は、記録材Ｍの搬送方向Ｄ１に直交する軸方向Ｄ２の幅Ｗのうち、適用される記録材の最大幅より大きいことが好ましい。適用されるすべてのサイズの記録材Ｍの全面の厚み分布を測定可能とするためである。

図５〜図７に示す構成例にあっては、ニップＮ１を構成する１対の搬送部材のうち少なくとも一方は、弾性層Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）を有する。
図５に示す構成例にあっては、記録材Ｍと弾性層Ｅとの間に圧力センサーアレイＳＡが介在する。この場合、図５に示すように圧力センサーアレイＳＡが記録材の厚み変化に追従するフレキシブル性が必要となる。本構成例のように圧力センサーと芯金の間に弾性層Ｅを配置することで記録材の厚みに追従して圧力センサーによる圧力分布測定が可能となる。圧力センサーアレイＳＡのフレキシブル性が不足する場合や、弾性層Ｅが無い場合は、最も厚い部分やエッジ部に圧力が集中して厚みを正確に測定できないおそれがある。
これに対し、図６及び図７に示す構成例にあっては、記録材Ｍと圧力センサーアレイＳＡ（ＳＡ１，ＳＡ２）との間に弾性層Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）が介在する。この場合、弾性層Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）が記録材Ｍの厚み変化に柔軟に追従し、弾性層Ｅ（Ｅ１，Ｅ２）の各部の圧縮度に応じて圧力センサーアレイＳＡ（ＳＡ１，ＳＡ２）に圧力が負荷され、厚み分布が測定可能である。本構成例では、圧力センサーアレイＳＡ（ＳＡ１，ＳＡ２）は記録材Ｍの厚みに対応して変形する必要はない。図７に示す構成例にあっては、記録材Ｍの表裏の形状に沿って柔軟に変形する弾性層Ｅ１，Ｅ２の圧力を上下それぞれの圧力センサーアレイＳＡ１．ＳＡ２へ伝えることにより記録材Ｍの表裏の圧力分布測定が可能である。

次に測定例を示す。
図８は、圧力センサーアレイＳＡによって検知される記録材１枚分の搬送方向Ｄ１と軸方向Ｄ２に関する２次元圧力分布の一例を示す。
圧力Ｐ０は記録材を挟んでいない箇所におけるニップ圧であり、圧力Ｐ１は記録材の一重の部分を挟んだ圧力、圧力Ｐ２は記録材の二重の部分を挟んだ圧力、圧力Ｐ３は記録材の三重の部分を挟んだ圧力である。
図９は、図５に示す構成例にて測定した記録材１枚分の測定結果のうち、軸方向Ｄ２の１行分の圧力分布を示す。記録材のない部分のニップ圧力Ｐｔ０、記録材の二重の部分の圧力Ｐｔ２、記録材の三重の部分の圧力Ｐｔ３が測定されている。なお、図９は記録材Ｍの一重の部分がない１行分の圧力分布であり、対応する記録材Ｍの断面を図中に示す（図１０，図１１についても同じ）。
かかる構成例では、圧力センサーアレイＳＡが直接記録材Ｍに接触しているため感度は高いものの、図９に示すように圧力センサーアレイＳＡの固さにより記録材Ｍの段差部の圧力がばらつく可能性がある。

図１０は、図６に示す構成例にて測定した記録材１枚分の測定結果のうち、軸方向Ｄ２の１行分の圧力分布を示す。記録材のない部分のニップ圧力Ｐｂ０、記録材の二重の部分の圧力Ｐｂ２、記録材の三重の部分の圧力Ｐｂ３が測定されている。
かかる構成例では弾性層Ｅを介して圧力センサーアレイＳＡが配置されているため感度は低くなるものの、図１０に示すように弾性層Ｅが記録材Ｍの段差部に沿って変形するために、段差部の圧力も正確に測定することが可能である。

図１１は、図７の構成例にて測定した記録材１枚分の測定結果のうち、軸方向Ｄ２の１行分の圧力分布を示す。記録材Ｍの厚み方向の略中央線ＭＣを中心に上下に分配するように圧力が測定され、記録材のない部分は上下の測定値を合わせると図１０のニップ圧力Ｐｂ０に相当し、記録材の二重の部分の圧力は上下にＰｄ１ずつで合わせて図１０のＰｂ２に相当し、記録材の三重の部分の圧力は、重なりのある上面がＰｄ２、重なりのない下面がＰｄ１となり合わせて図１０のＰｂ３に相当する圧力が測定されている。このように、記録材Ｍの凹凸が上面、下面のどちらにあるかが判断できるため、画像形成条件をより正確に設定することができる。

図１２は、図６に示す構成例にて測定した記録材１枚分の測定結果のうち、搬送方向Ｄ１の１列分の圧力分布を示す。記録材のない部分はニップ圧力Ｐ０、記録材の一重の部分の圧力Ｐ１、記録材の二重の部分の圧力Ｐ２、記録材の三重の部分の圧力Ｐ３の圧力が測定されている。
図１３は、圧力センサーにより得られた圧力と記録材の厚みの関係の一例を示す。このような関係に従って圧力から厚みに変換することで、各圧力センサーの圧力測定結果に基づき記録材Ｍの厚さを算出することができる。図１３中のグラフＬＡは弾性層Ｅと圧力センサーが図５の配置である構成についての関係を示し、グラフＬＢは図６の配置である構成についての関係を示している。ここでは、Ｐｔ０、Ｐｂ０の圧力はニップ圧（記録材なし）、Ｐｔ１、Ｐｂ１の圧力は６０μｍ、Ｐｔ２、Ｐｂ２の圧力は１２０μm、Ｐｔ３、Ｐｂ３の圧力の部分は１８０μｍの厚さに相当していることを示している。

次に測定結果に応じた制御について述べる。
制御部１０は、以上のような関係を用いて記録材Ｍの厚みを測定し、測定した厚みに基づき画像形成装置の作動条件のうち少なくとも１つを変更する。
測定した厚みに基づき変更する作動条件は、記録材Ｍの搬送経路中のニップ圧とすることができる。この場合特に、ニップＮ１、Ｎ４を対象とし、記録材Ｍの厚みに応じてニップ圧を変化させることで、記録材Ｍの搬送を円滑にすることができる。なお、ニップＮ４は、製本などを行う後処理装置が接続される場合は、後処理装置におけるニップを含む。
また、測定した厚みに基づき変更する作動条件は、露光、帯電、現像、転写、定着の少なくとも一つに関する条件とする。転写ニップＮ２のニップ圧は転写に関する条件の一つであり、定着ニップＮ３のニップ圧は定着に関する条件の一つであるので、測定した厚みに基づき良好な画像を形成することを優先して変更される。

また制御部１０は、記録材Ｍの厚み分布に基づき所定厚み以上の部分に画像が位置しないように画像位置をずらす。例えば、封筒の裏に差出人名、住所等を印刷する場合に、記録材の三重の部分を避けるように差出人名、住所等をずらす。

また制御部１０は、記録材Ｍの厚み分布に基づき、所定厚み以上の部分に画像を形成する場合は、警告を操作パネル等を介して表示する。例えば、封筒の裏に差出人名、住所等を印刷する場合に、記録材の三重の部分に差出人名、住所等が掛かる場合は、ユーザーに対して警告を表示することで、ユーザーに印刷物の検査を促すことができる。

以上のように、記録材の搬送経路中のニップ部の圧力分布の測定結果に基づき記録材の形状、厚みを算出することにより、画像不良のない安定した品質の印刷物を得ることができる。

１ 画像形成装置
２ａ 光走査装置
２ｂ 感光体
２ｃ 現像部
２ｄ 帯電部
２ｅ クリーニング部
２ｆ １次転写ローラー
３ 中間転写ベルト
４ 定着装置
１０ 制御部
Ｄ１ 搬送方向
Ｄ２ 軸方向
Ｅ 弾性層
Ｅ１，Ｅ２ 弾性層
Ｍ 記録材
Ｎ１ ニップ
Ｎ２ 転写ニップ
Ｎ３ 定着ニップ
Ｎ４ ニップ
ＰＤ 押圧パッド
Ｒ ローラ
Ｒ１ ローラ
Ｒ２ ローラ
ＳＡ 圧力センサーアレイ
ＳＡ１ 圧力センサーアレイ
ＳＡ２ 圧力センサーアレイ
ＳＤ２ 検知範囲
Ｗ 記録材の幅

Claims (16)

1. 記録材の厚みを測定し、測定した厚みに基づき作動条件のうち少なくとも１つを変更する画像形成装置において、
   搬送される記録材を挟圧するニップを形成する１対の搬送部材のうちの少なくとも一方に前記ニップにおいて記録材から受ける圧力を検知する圧力センサーを有し、
   前記圧力センサーの検知結果に基づき記録材の厚みを算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記圧力センサーを複数有し、複数の当該圧力センサーの検知結果に基づき記録材の厚み分布を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記圧力センサーを、前記ニップにおける記録材の搬送方向に直交する方向に複数有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記圧力センサーを、前記ニップにおける記録材の搬送方向に複数有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記圧力センサーを、前記ニップにおける記録材の搬送方向及びこれに直交する方向に複数有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記圧力センサーの前記直交する方向についての検知範囲が記録材の搬送方向に直交する方向の最大幅より大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
7. 前記１対の搬送部材のうち少なくとも一方は、前記圧力センサーが配置されたローラであることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
8. 前記ローラの全周にわたって前記圧力センサーが配置されたことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記１対の搬送部材のうち少なくとも一方は、前記圧力センサーが配置された押圧パッドであることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
10. 前記１対の搬送部材のうち少なくとも一方は、弾性層を有し、記録材と前記圧力センサーとの間に前記弾性層が介在することを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
11. 前記１対の搬送部材のうち少なくとも一方は、弾性層を有し、記録材と前記弾性層との間に前記圧力センサーが介在することを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
12. 前記圧力センサーが設けられる前記ニップは、記録材に画像を転写する転写ニップより上流に設けられることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
13. 測定した厚みに基づき変更する前記作動条件は、記録材の搬送経路中のニップ圧であることを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
14. 測定した厚みに基づき変更する前記作動条件は、露光、帯電、現像、転写、定着の少なくとも一つに関する条件であることを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
15. 前記記録材の厚み分布に基づき所定厚み以上の部分に画像が位置しないように画像位置をずらすことを特徴とする請求項２から請求項５のうちいずれか一に記載の画像形成装置。
16. 前記記録材の厚み分布に基づき、所定厚み以上の部分に画像を形成する場合は、警告を表示することを特徴とする請求項２から請求項５のうちいずれか一に記載の画像形成装置。

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